ES2215116T3 - PERFECTION IN THE OBSERVATION AND SIGNED SYSTEMS. - Google Patents
PERFECTION IN THE OBSERVATION AND SIGNED SYSTEMS.Info
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Abstract
Sistema de observación y apuntado apto para ser montado sobre un vehículo (H), que comprende unos medios de detección y/o de observación por radar que comprende una antena activa constituida por una pluralidad de antenas elementales (1) y unos medios (2) que mandan electrónicamente la alimentación de las diferentes antenas elementales (1) de dicha antena activa para realizar un barrido angular en acimut de la dirección de emisión/recepción de dicha antena alrededor de la dirección de apuntado, caracterizado porque los medios de mando de la alimentación comprenden unos amplificadores (8) MMIC repartidos en las diferentes vías de alimentación de las antenas elementales (1) de la antena activa y unos medios de desfase (10) mandados, dispuestos en el trayecto de las ondas emitidas, corriente abajo de los amplificadores (8) MMIC.Observation and aiming system suitable for being mounted on a vehicle (H), comprising radar detection and / or observation means comprising an active antenna consisting of a plurality of elementary antennas (1) and means (2) which electronically send the power of the different elementary antennas (1) of said active antenna to perform an angular scan in azimuth of the direction of emission / reception of said antenna around the direction of pointing, characterized in that the control means of the supply they comprise MMIC amplifiers (8) distributed in the different feeding paths of the elementary antennas (1) of the active antenna and a set offset means (10), arranged in the path of the emitted waves, downstream of the amplifiers ( 8) MMIC.
Description
Perfeccionamientos en los sistemas de observación y apuntado.Refinements in observation systems and pointed.
La presente invención se refiere a los sistemas de observación y de apuntado.The present invention relates to systems of observation and pointing.
En particular encuentra ventajosamente aplicación en el caso de sistemas de observación panorámicos opto-electrónicos montados en vehículos y en particular en helicópteros de combate.In particular, it advantageously finds application in the case of panoramic observation systems opto-electronics mounted on vehicles and on particular in combat helicopters.
Se conocen ya numerosos aparatos y visores giro-estabilizados para helicópteros y para vehículos blindados.Numerous devices and visors are already known gyro-stabilized for helicopters and for armored vehicles.
De forma clásica, un sistema de este tipo comprende un bloque óptico para la observación y el apuntado en el campo de la radiación visible, así como diferentes sensores tales como una cámara infrarroja, una cámara de televisión y un láser, en particular para la visión nocturna, la medición de la separación angular, la telemetría y/o la designación de los objetivos.Classically, such a system it comprises an optical block for observation and pointed at the visible radiation field, as well as different sensors such like an infrared camera, a television camera and a laser, in Particular for night vision, separation measurement angular, telemetry and / or designation of objectives.
La línea de apuntado de estos diferentes medios está montada de forma pivotante en elevación y en acimut con respecto a la estructura del dispositivo.The pointing line of these different media it is pivotally mounted in elevation and azimuth with Regarding the structure of the device.
Los sistemas de observación y apuntado conocidos actualmente están particularmente bien adaptados para la observación, el reconocimiento y la identificación, así como para el tiro y de forma general para la mayoría de las misiones militares.The known observation and pointing systems they are currently particularly well suited for the observation, recognition and identification, as well as for the shot and generally for most missions military
Uno de los problemas que se presentan en los sistemas de observación y de apuntado conocidos actualmente es que el usuario debe realizar un barrido mecánico permanente del entorno en el que se encuentra.One of the problems that arise in the currently known observation and pointing systems is that the user must perform a permanent mechanical sweep of the environment in which it is located.
Este barrido permanente es una operación repetitiva, que puede provocar perdidas de atención en el usuario.This permanent scan is an operation repetitive, which can cause loss of attention in the user.
Una primera solución para paliar este inconveniente es realizar en las fotografías reveladas por la cámara infrarroja un tratamiento de detección automática, y completar el sistema de observación y de apuntado mediante unos medios de seguimiento automático.A first solution to alleviate this inconvenient is to take in the photographs revealed by the infrared camera an automatic detection treatment, and complete the observation and pointing system using automatic tracking means.
Pero, esta solución no es en sí misma totalmente satisfactoria en la medida en que la cámara térmica infrarroja es susceptible de detectar todos los puntos calientes en el entorno barrido por el usuario y generar por consiguiente numerosas falsas alarmas que provocan en el usuario una pérdida del estado de vigilancia, así como una pérdida de confianza en el sistema.But, this solution is not in itself totally satisfactory to the extent that the infrared thermal camera is liable to detect all hot spots in the environment swept by the user and therefore generate numerous false alarms that cause the user to lose the status of surveillance, as well as a loss of confidence in the system.
Es por lo que, recientemente se ha propuesto en particular en la solicitud de patente FR 2 751 761 un sistema de observación y de apuntado que integra, en la proximidad inmediata de los medios ópticos y de los sensores citados anteriormente, una unidad de detección por radar milimétrico.That is why, recently it has been proposed in particular in the patent application FR 2 751 761 a system of observation and pointing that integrates, in the immediate proximity of the optical media and the sensors mentioned above, a millimeter radar detection unit.
Esta unidad de detección por radar presenta la ventaja de permitir correlacionar las detecciones realizadas por la cámara infrarroja y paliar los efectos provocados por la humedad y las malas comunicaciones meteorológicas sobre el alcance y el contraste de los medios de detección infrarrojos.This radar detection unit features the advantage of allowing correlation of the detections made by the infrared camera and alleviate the effects caused by moisture and bad weather communications about the range and the contrast of infrared detection means.
Sin embargo, esta solución tampoco es plenamente satisfactoria. En efecto, impide realizar un barrido por radar cuando la cámara infrarroja está inmovilizada sobre un objetivo potencial.However, this solution is not fully satisfactory In effect, it prevents radar scanning when the infrared camera is immobilized on a lens potential.
La primera idea que se tiene para intentar paliar este inconveniente es desdoblar los mecanismos de orientación angular de manera que permitan un barrido por radar independiente al barrido por infrarrojo.The first idea you have to try to alleviate this drawback is to unfold the orientation mechanisms angular so as to allow independent radar scanning to infrared scanning.
Pero, por razones de costes, dimensiones, peso, complejidad, etc., esta solución es difícilmente previsible.But, for reasons of costs, dimensions, weight, complexity, etc., this solution is hardly predictable.
Es conocido un sistema de observación y de apuntado según el preámbulo de la reivindicación 1 a partir del documento US 5.583.511 y del documento EP 0987560.An observation system and of pointed according to the preamble of claim 1 from the US 5,583,511 and EP 0987560.
La invención propone una solución que permite un barrido por radar independiente del barrido por infrarrojo, presentando al mismo tiempo unas dimensiones, un peso y un coste que le permiten ser integrado fácilmente en los sistemas de observación y de apuntado.The invention proposes a solution that allows a radar scanning independent of infrared scanning, presenting at the same time dimensions, weight and cost that allow it to be easily integrated into the systems of observation and pointing.
La solución según la invención se describe en reivindicación 1.The solution according to the invention is described in claim 1.
Se observará que los amplificadores MMIC ("Monolithic Microwave Integrated Circuits"; o circuito monolítico de microondas integrado) son utilizados desde hace tiempo por su función de amplificación en otros campos además del de los sistemas de observación y de apuntado (en particular las telecomunicaciones).It will be noted that MMIC amplifiers ("Monolithic Microwave Integrated Circuits"; or circuit integrated microwave monolithic) are used since time for its amplification function in other fields besides that of observation and pointing systems (in particular the telecommunications).
Por lo que saben los inventores, los amplificadores MMIC no han sido nunca utilizados para realizar antenas activas, puesto que estas utilizan generalmente, en particular en el caso de los radares de impulsos, una fuente de potencia única (Tubo de Ondas Progresivas) cuya salida está dividida para ser distribuida a las diferentes antenas elementales que componen la antena activa.As far as the inventors know, the MMIC amplifiers have never been used to perform active antennas, since these generally use, in particularly in the case of pulse radars, a source of single power (Progressive Wave Tube) whose output is divided to be distributed to the different elementary antennas that make up the active antenna.
No es concebible, por razones de dimensionado, el uso de un amplificador MMIC para realizar esta fuente de potencia única, en particular en el caso de los radares de impulsos que precisan potencias importantes.It is not conceivable, for reasons of dimensioning, the use of an MMIC amplifier to realize this power source unique, particularly in the case of pulse radars that They need important powers.
Se observará además que las antenas activas conocidas actualmente son generalmente unas antenas aptas para realizar un barrido alrededor de dos ejes: el uso de amplificadores MMIC en las diferentes vías que distribuyen las diferentes antenas elementales de este tipo de antenas llevaría a unas soluciones particularmente complejas en cuanto a las dimensiones de los MMIC.It will also be noted that the active antennas currently known are generally antennas suitable for sweep around two axes: the use of amplifiers MMIC in the different routes that distribute the different antennas Elementals of this type of antenna would lead to solutions particularly complex in terms of the dimensions of the MMIC
La solución aquí propuesta permite evitar esta complejidad utilizando un barrido alrededor de un solo eje, el cual está particularmente adaptado en el caso de vehículos en tierra o de helicópteros o aeronaves que tengan la misión de vigilancia cerca del suelo.The solution proposed here avoids this complexity using a sweep around a single axis, which is particularly adapted in the case of vehicles on land or of helicopters or aircraft that have the surveillance mission near the ground
Un sistema de este tipo está además completado ventajosamente por las diferentes características siguientes:Such a system is also completed. advantageously by the following different characteristics:
- --
- los medios de desfasado son del tipo de ferrita;the means of outdated are the type of ferrite;
- --
- los medios de detección y/o observación por radar son del tipo de ondas milimétricas.the means of radar detection and / or observation are of the wave type millimeter
La invención se refiere también ventajosamente a un sistema de observación o de apuntado para un vehículo que comprende un bloque óptico para una vía de observación y/o de detección en el campo de lo visible y unos sensores para la visión nocturna y/o la medición de la separación angular y/o la telemetría y/o la designación de objetivos, estando este bloque óptico y estos sensores montados de forma pivotante alrededor de al menos un eje con respecto al vehículo, caracterizado porque comprende también un sistema del tipo citado anteriormente.The invention also advantageously relates to an observation or pointing system for a vehicle that it comprises an optical block for an observation path and / or of visible field detection and vision sensors nocturnal and / or measurement of angular separation and / or telemetry and / or the designation of objectives, this optical block being and these pivotally mounted sensors around at least one axis with respect to the vehicle, characterized in that it also comprises a type system mentioned above.
Los medios de detección y/o de observación por radar son colocados entonces ventajosamente en la proximidad inmediata del bloque óptico y de los sensores.The means of detection and / or observation by radar are then advantageously placed in the vicinity Immediate optical block and sensors.
Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la lectura de la descripción siguiente, la cual es puramente ilustrativa y no limitativa y deberá ser leída observando los dibujos anexos, en los cuales:Other features and advantages of the invention will become apparent upon reading the description next, which is purely illustrative and not limiting and It should be read observing the attached drawings, in which:
- las figuras 1a y 1b son unas representaciones esquemáticas en vista lateral y en vista por encima que ilustran la vigilancia realizada por un sistema de observación y de apuntado de acuerdo con un modo de realización de la invención;- Figures 1a and 1b are representations schematics in side view and top view illustrating the surveillance carried out by an observation and pointing system of according to an embodiment of the invention;
- la figura 2 ilustra esquemáticamente la integración de un sistema MMIC de acuerdo con un modo de realización posible de la invención;- Figure 2 schematically illustrates the integration of an MMIC system according to a mode of possible embodiment of the invention;
- la figura 3 ilustra esquemáticamente un detalle de alimentación de una antena del sistema de la figura 2;- Figure 3 schematically illustrates a detail of feeding an antenna of the system of figure 2;
- la figura 4 ilustra esquemáticamente la estructura de módulo MMIC de acuerdo con un modo de realización posible de la invención.- Figure 4 schematically illustrates the MMIC module structure according to an embodiment possible of the invention.
Un sistema de observación y de apuntado de acuerdo con un modo de realización posible de la invención comprende, de forma conocida en sí misma, una cámara infrarroja, una cámara de televisión y un láser integrados, con un bloque óptico, en un cabezal de apuntado.An observation and pointing system of according to a possible embodiment of the invention it comprises, in a manner known per se, an infrared camera, an integrated television camera and laser, with a block optical, in a pointing head.
Este cabezal de apuntado integra también una unidad de detección por radar.This pointing head also integrates a radar detection unit.
La estructura general del cabezal de apuntado y el reparto de los diferentes elementos integrados en éste son similares a lo que se ha podido describir en la solicitud de patente FR 2 751 761.The general structure of the pointing head and the distribution of the different elements integrated in this one are similar to what has been described in the request for FR 2 751 761 patent.
La unidad de detección de radar comprende por una parte una antena activa constituida por una pluralidad de antenas elementales yuxtapuestas y por otra parte una electrónica que manda la alimentación de estas diferentes antenas elementales de tal manera que el lóbulo principal de emisión/recepción de la antena activa realiza un barrido angular a ambos lados de la dirección de apuntado.The radar detection unit comprises a part of an active antenna consisting of a plurality of antennas juxtaposed elementals and on the other hand an electronic that commands feeding these different elementary antennas of such way that the main antenna emission / reception lobe active performs an angular sweep on both sides of the direction of pointed.
El barrido realizado por esta unidad de detección por radar presenta la particularidad de ser un barrido angular alrededor de un solo eje, realizando la unidad de detección de radar un barrido en acimut, y no un barrido en elevación.The scan performed by this detection unit by radar presents the peculiarity of being an angular scan around a single axis, performing the detection unit of radar a sweeping in azimuth, and not a sweep in elevation.
Como se entiende fácilmente refiriéndose a las figuras 1a y 1b, un barrido electrónico de este tipo sólo en acimut está particularmente adaptado para la vigilancia de objetivos alejados de un helicóptero H, o en general cualquier otro vehículo, situado a baja altitud o a nivel del suelo.As easily understood by referring to Figures 1a and 1b, an electronic scan of this type only in azimuth It is particularly adapted for objective monitoring away from an H helicopter, or in general any other vehicle, located at low altitude or at ground level.
En el ejemplo ilustrado en las figuras 1a y 1b, el helicóptero está situado a una altitud del orden de 50 m. El radar de antena activa tiene una abertura angular en elevación de \pm 24 mrad a ambos lados de la dirección de apuntado. Realiza un barrido en acimut de dicha dirección de apuntado.In the example illustrated in Figures 1a and 1b, The helicopter is located at an altitude of the order of 50 m. The active antenna radar has an angular opening in elevation of ± 24 mrad on both sides of the pointing direction. Make a azimuth scanning of said pointing direction.
Ello le permite localizar los objetivos con un alcance que alcanza hasta 4 Km o incluso distancias superiores.This allows you to locate the objectives with a range that reaches up to 4 km or even greater distances.
Para alcances de 4 Km, corresponde a una zona barrida con una anchura de 2,4 Km.For ranges of 4 km, it corresponds to an area sweep with a width of 2.4 km.
La frecuencia del barrido en acimut es por ejemplo de 0,25 Hz.The frequency of azimuth scanning is by example of 0.25 Hz.
Se observará que la realización de un barrido electrónico únicamente presenta la ventaja de permitir una estructura particularmente simple para la antena activa y electrónica de barrido a la que está asociada.It will be noted that performing a sweep electronic only has the advantage of allowing a particularly simple structure for the active antenna and scanning electronics to which it is associated.
Se describirá ahora un ejemplo de una estructura posible haciendo referencia a las figuras 2 a 4.An example of a structure will now be described possible by referring to figures 2 to 4.
La antena de barrido electrónico representada en la figura 2 comprende una pluralidad de antenas elementales 1, que están repartidas en un mismo plano y son paralelas entre sí.The electronic scanning antenna represented in Figure 2 comprises a plurality of elementary antennas 1, which They are distributed in the same plane and are parallel to each other.
El plano en el que están dispuestas estas antenas elementales 1 es un plano perpendicular a la dirección de apuntado del radar.The plane in which these antennas are arranged elementary 1 is a plane perpendicular to the direction of pointing of the radar.
Estas antenas elementales son antenas con ranura (radiación sobre el lado menor), constituida cada una por dos medias guías resonantes 1a, 1b.These elementary antennas are slotted antennas (radiation on the minor side), each consisting of two resonant half guides 1a, 1b.
Estas medias guías resonantes 1a, 1b son alimentadas por medio de un módulo de mando 2 constituido por una pluralidad de elementos de alimentación 3 del tipo de los representados en la figura 3.These resonant half guides 1a, 1b are powered by a control module 2 consisting of a plurality of feeding elements 3 of the type of represented in figure 3.
Mas particularmente, los elementos de alimentación 3 son unas estructuras metálicas planas dispuestas en paralelo entre sí, estando asociada cada antena elemental 1 a una estructura 3 y extendiéndose en la altura de la porción de ésta.More particularly, the elements of Feeding 3 are flat metal structures arranged in parallel to each other, each elementary antenna 1 being associated with a structure 3 and extending in the height of the portion of is.
Se observará que el espesor de las antenas elementales 1 y de las estructuras 3 se determina para obtener un mínimo de lóbulos secundarios en el diagrama de radiación en acimut.It will be noted that the thickness of the antennas elementals 1 and structures 3 is determined to obtain a minimum of secondary lobes in the radiation diagram in azimuth
Asimismo, la disposición de las ranuras se selecciona de manera que minimice los lóbulos secundarios en elevación.Also, the arrangement of the slots is select so that you minimize the secondary lobes in elevation.
Tal como lo ilustra la figura 3, cada una de estas estructuras de alimentación 3 presenta un alojamiento 3a para recibir un módulo de amplificación y de desfase. Integra una guía de ondas 4, 5 que permiten unir dicho módulo por una parte a dos medias guías de ondas resonantes 1a, 1b asociadas a la estructura (guía de ondas 4) y por otra parte a unos medios de alimentación/distribución corriente arriba de dicha estructura (medios referenciados por 6 en la figura 2) (guía de ondas 5).As Figure 3 illustrates, each of these feeding structures 3 have a housing 3a for receive an amplification and offset module. Integrate a guide of waves 4, 5 which allow said module to be joined by one part to two Half resonant waveguides 1a, 1b associated with the structure (waveguide 4) and on the other hand to means of feed / distribution upstream of said structure (means referenced by 6 in Figure 2) (waveguide 5).
Se ha representado un módulo de amplificación y de desfase en la figura 4.An amplification module has been represented and offset in figure 4.
Comprende las siguientes diferentes partes dispuestas sucesivamente desde su entrada de alimentación hasta su salida hacia las medias guía de ondas resonantes:It comprises the following different parts arranged successively from its power input to its output to the resonant waveguide means:
- --
- un circulador 7 de dos ramas, una para las ondas ascendentes, la otra para las ondas descendentes;a circulator 7 of two branches, one for the rising waves, the other for the waves descending;
- --
- un módulo de amplificación 8,a module of amplification 8,
- --
- dos guías de ondas 9 de transición, una para las ondas ascendentes, la otra para las ondas descendentes,two waveguides 9 of transition, one for the rising waves, the other for the falling waves,
- --
- un desfasador 10 de ferrita,a phase shifter 10 of ferrite,
- --
- un circulador 11 unido al amplificador MMIC, un circulador de transición, unos medios de desfase de ferrita, así como un circulador que une los medios de desfase a la guía de ondas unida a su vez a las dos antenas.a circulator 11 attached to the MMIC amplifier, a transition circulator, about Ferrite offset means, as well as a circulator that links the offset means to the waveguide together with the two antennas
El módulo de amplificación 8 consiste ventajosamente en un módulo con un circuito integrado de microondas monolítico o MMIC ("Monolithic microwave integrated circuits") según la terminología generalmente utilizada por el experto en la materia.The amplification module 8 consists advantageously in a module with a microwave integrated circuit monolithic or MMIC ("Monolithic microwave integrated circuits") according to the terminology generally used by the expert in the subject.
Este módulo es utilizado como amplificador en sentido ascendente y como pre-amplificador de bajo ruido en el sentido descendente.This module is used as an amplifier in ascending direction and as a bass pre-amplifier noise in the downward direction.
Las señales emitidas son por ejemplo unas señales a impulsos.The emitted signals are for example signals to impulses
Se prevén unos medios de tratamiento desplazados para tratar las señales de ecos recibidas.Displaced treatment means are provided to treat the received echo signals.
Como se habrá entendido, una de las ventajas de la estructura que acaba de ser descrita es la de su pequeño volumen.As will be understood, one of the advantages of the structure that has just been described is that of your little one volume.
Se observará en particular que el hecho de que el barrido realizado por el radar sea un barrido alrededor de un solo eje permite integrar, en cada una de las vías que unen la fuente de alimentación a las antenas elementales, unos amplificadores MMIC que se presentan con la forma de unos elementos planos, dispuestos en paralelo entre sí (en este caso estos elementos planos que forman amplificadores MMIC están repartidos en las estructuras de alimentación 3 dispuestas en el módulo de mando 2 que es de muy pequeñas dimensiones).It will be noted in particular that the fact that the sweep performed by the radar be a sweep around a single axis allows to integrate, in each one of the ways that unite the source of power to the elementary antennas, MMIC amplifiers which are presented in the form of flat elements, arranged in parallel with each other (in this case these flat elements that form MMIC amplifiers are spread across the structures of supply 3 arranged in the control module 2 which is very small dimensions).
A título de ejemplo, el módulo de mando 2 y las antenas 1 tienen unas dimensiones totales de 200 x 200 x 50 mm^{3} y un peso inferior a 2 Kg, lo que permite una integración fácil del conjunto radar en un cabezal de apuntado.As an example, the control module 2 and the Antennas 1 have total dimensions of 200 x 200 x 50 mm3 and a weight of less than 2 Kg, which allows integration Easy radar set on a pointing head.
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